필터는 잡음을 제거하고 성능 최적화에 도움을 주기 때문에 통신 분야에서 중요한 역할을 합니다. 통신 시스템 내에서 필터를 적용하는 방법은 고주파에서 극저주파까지 다양합니다. 전화 서비스 내에서 채널을 선택하는 것은 고주파 BPF의 주요 작업입니다. 데이터 수집은 앤티앨리어싱 LPF에 따라 달라집니다. 의 성능을 위해 저역 통과 필터 회로 및 능동 저역 통과 필터의 경우 능동 필터, 수동 저역 통과 필터, RC 저역 통과 필터를 설계하려면 회로의 차단 주파수와 고주파 성능을 아는 것이 매우 중요합니다. 단순히 능동 및 수동 구성 요소로 식별되는 저역 통과 필터를 능동 저역 통과 필터라고 합니다. 이 기사에서는 Sallen-Key 필터, 회로 및 해당 애플리케이션에 대한 간략한 정보를 제공합니다.

Sallen-Key 필터란 무엇입니까?

가장 널리 사용되는 능동 2차 아날로그 필터 토폴로지는 전압 제어 전압 소스라고도 하는 Sallen Key Filter입니다. 이는 구성이 연산 증폭기 성능에 크게 의존하지 않는다는 것을 보여주기 때문에 매우 인기가 있습니다. 이는 주로 다음과 같은 이유 때문입니다. 연산 증폭기 연산 증폭기의 이득 대역폭 필요성을 줄이는 증폭기로 연결됩니다. Sallen-Key 필터는 낮은 부품 확산, 높은 입력 임피던스 및 낮은 출력 임피던스를 가지므로 중간 버퍼 없이 다양한 필터를 연결할 수 있습니다.

Sallen 키 필터 회로

Sallen 키 필터는 오디오 신호에서 불필요한 주파수를 필터링하는 데 사용되는 전자 회로입니다. 이 회로는 피드백 루프를 형성하는 두 개의 저항, 연산 증폭기 및 두 개의 커패시터로 간단하게 설계되었습니다. 구성 요소의 값에 따라 이 회로는 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터 . 여기에서는 Sallen 키 저역 통과 필터 회로가 아래에 설명되어 있습니다.

Sallen Key 로우 패스 필터

Sallen-Key LPF에서는 RC 구성 요소를 적절하게 선택하면 더 나은 필터 성능을 얻을 수 있습니다. 이 필터의 주요 기능은 다음과 같습니다. 안정적인 필터 동작으로 전압 증폭 및 전압 이득 제어. 단위 이득에 대한 Sallen Key 저역 통과 필터 회로도는 아래와 같습니다. 이 회로에는 두 개의 RC 필터 섹션이 효과적으로 직렬로 연결되어 있습니다. 그러나 첫 번째 단계 커패시터는 출력을 통해 부트스트랩됩니다.

Sallen Key 로우 패스 필터 회로

2차 LPS의 일반 전달 함수(T.F)는 다음과 같습니다.

H(s) = KΩ² 0/초² + (Ω0/Q)S+ Ω² 0 —–(1)

어디:

'K'는 이득 요소이고,

'Ω0'은 라디안/초 단위의 특성 주파수입니다.

'Q'는 품질 요소입니다.

“스텝 다운 변압기의 작동 원리 ”

S = jΩ.

2차 Sallen-Key 저역통과필터 전달함수는 위의 일반식과 같은 형태로 작성할 수 있습니다.

H(s) = (K/ R1R2 C1C2)/ S² +[( 1/R1+1/R2) 1/ C1 +(1- K/ R2C2]S + 1/ R1R2C1C2 —–(2)

위의 두 방정식을 동일시함으로써 차단 주파수 및 품질 계수 방정식을 얻을 수 있습니다.

Sallen 키 필터 방정식의 차단 주파수는 fc = 1/2π√ R1R2 C1C2입니다.

Sallen Key Filter 'Q'의 Q 인자는 √R1R2 C1C2/ R1C1+R2C1+ R1C2 (1-K)입니다.

“다른 유형의 전기 스위치 ”

이득 방정식은 비반전 증폭기와 유사합니다.

K = 1+ R3/R4

마찬가지로 Sallen Key 고역 통과 필터는 다음과 같이 설계할 수 있습니다. 커패시터 대신에 저항기 .

Sallen 키 필터는 어떻게 작동합니까?

Sallen-Key 토폴로지는 제어된 포지티브 피드백으로 필터의 Q 인자를 향상시키기 위해 2차 능동 필터를 구현함으로써 작동합니다. 이 토폴로지는 다른 능동 필터 토폴로지에 비해 매우 간단합니다. 이는 두 개의 저항기가 있는 단일 비반전 연산 증폭기를 기반으로 한 능동 필터 설계입니다.

Sallen-Key 필터의 장점

Sallen Key Filter의 장점은 다음과 같습니다.

Sallen-Key 필터 설계는 단일 연산 증폭기 및 RC 구성 요소를 포함하여 매우 간단합니다.
이 필터는 입력 전압보다 출력 전압을 더 높게 증가시킬 수 있습니다.
높은 입력 및 낮은 출력 임피던스로 인해 Sallen-Key 필터의 계단식 연결이 훨씬 쉬워졌습니다.
Sallen-Key 필터의 연산 증폭기는 RC 구성 요소가 필터 특성에 미치는 영향을 극복하는 데 도움이 됩니다.
이 필터의 주파수 범위는 넓습니다.
이 필터 내의 연산 증폭기는 비반전 증폭기 또는 단위 이득 버퍼로 배열될 수 있습니다.
이 필터에는 다양한 단계와 다양한 이득이 있습니다.
Sallen-Key 필터의 안정성이 좋습니다.
이 필터 설계를 이해하는 것은 간단합니다.
의 활용 비반전 증폭기 전압 이득을 증가시킬 수 있습니다.
1차 및 2차 기반 필터는 모두 쉽게 함께 계단식으로 연결할 수 있습니다.
모든 RC 단계에는 서로 다른 전압 이득이 포함될 수 있습니다.

그만큼 Sallen Key Filter의 단점 다음을 포함합니다.

Sallen-Key 필터는 F0 및 Q의 구성 요소 값 상호 작용으로 인해 쉽게 조정되지 않습니다.
낮은 최대 'Q' 값을 얻을 수 있습니다.
Sallen 키 필터는 구성 요소 변형 및 허용 오차에 매우 민감합니다. 즉, 실제 저항기 및 커패시터 값은 이상적인 값과 다르며 노화, 습도 및 온도와 같은 다양한 요인으로 인해 결국 변경될 수 있습니다. 이는 필터의 안정성과 정확성에 영향을 미칠 수 있습니다.
왜곡과 노이즈에 취약합니다. 연산 증폭기 . 따라서 연산 증폭기의 특성과 품질은 Sallen 키 필터의 성능은 물론 출력에도 영향을 미칠 수 있습니다.
Sallen-key 필터 설계에서는 연산 증폭기를 사용하기 때문에 전압 이득 및 배율이 밀접한 관련이 있습니다.
비반전 연산 증폭기 구성을 활용하면 전압 이득이 항상 1보다 크고 3보다 작아야 하며 그렇지 않으면 불안정해지기 때문에 0.5보다 큰 거의 모든 품질 계수 값을 실현할 수 있습니다.

Sallen-Key 필터 애플리케이션

Sallen Key Filter의 응용 분야는 다음과 같습니다.

Sallen-Key 필터는 일반적으로 작은 Q 인자가 필요하고 잡음 제거가 우선시되며 필터 스테이지의 비반전 이득이 필요할 때마다 선호됩니다.
이 필터는 LPF, HPF 및 같은 고차 필터 회로를 구현하는 데 사용되는 기본 빌딩 블록으로 사용됩니다. BPF 회로.
이 필터는 톤 제어, 이퀄라이제이션, 합성과 같은 오디오 신호 처리 내의 다양한 애플리케이션에 활용될 수 있습니다. 조정 , 소음 감소.
이 필터는 엔벨로프, 제어 전압 또는 발진기와 같은 추가 신호를 통해 Q 팩터 또는 차단 주파수를 동적으로 변경하여 오디오 신호를 변조/합성하는 데 사용됩니다.

따라서 이는 Sallen-Key 필터 개요(Sallen 키 토폴로지) 또는 LPS, HPS, BPS 및 BSF로 구성할 수 있는 매우 인기 있는 활성 2차 LPF 중 하나인 Sallen 및 Key 필터. 이 Sallen-Key 토폴로지는 Butterworth, Chebyshev 및 Bessel과 같은 다양한 필터 튜닝을 구현하는 데 도움이 됩니다. 이 필터는 다음과 같은 필터 특성을 포함하여 VCVS(전압 제어 전압 소스)와 유사합니다. 우수한 안정성, 낮은 출력 임피던스 및 높은 입력 임피던스. Sallen-Key 저역 통과 필터는 다음과 같은 여러 가지 이유로 사용됩니다. 심플한 디자인, 필터 캐스케이딩, 광범위한 주파수, 전압 이득 제어, 다중 스테이지, 고차 필터 설계, 안정성 및 다양한 이득. 여기에 질문이 있습니다. 저역 통과 필터의 기능은 무엇입니까?